零基础 | 入门python03：关于列表和元组，看完这篇文章，我允许你所有的疑惑消失......

原创已于 2022-09-22 13:12:04 修改 · 204 阅读

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#python #数据结构 #开发语言 #学习 #经验分享

于 2022-09-19 11:23:29 首次发布

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本文详细对比了Python中列表和元组的特点与区别，包括它们的定义、基本操作、存储方式、性能差异及适用场景。

前言

学习任何一门编程语言，代码的示例都必不可少，对于每一门编程语言来说，数据结构都是其根基，了解掌握Python的基本数据结构对于学好这门语言来说至关重要。（文末有福利哦）

什么是列表和元组

其实列表和元组都是一个可以放置任意数据类型的有序集合。在绝大多数编程语言当中，集合的数据类型必须一致，不过对于Python的列表和元组来说并无此要求。
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列表和元组的区别

列表是动态的，长度大小不固定，可以随意地增加、删减或者改变元素（mutable）。
而元组是静态的，长度大小固定，无法增加删减或者改变（immutable）。
下面的例子中，我们分别创建了一个列表与元组。你可以看到，对于列表，我们可以很轻松地让其最后一个元素，由 4 变为 40；但是，如果你对元组采取相同的操作，Python 就会报错，原因就是元组是不可变的。
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　如果想改变元组，需要重新开辟一个新的内存，创建新的元组了。例如上面的例子，我们如果想增加元素5给元组，实际上是创建了一个新的元组，然后把原来的两个元组的值依次填充进去。

而对于列表来说，由于其是动态的，我们可以直接在列表末尾添加对应的元素。这样的结果是指改变了原来的元组值，但是不会创建新的列表。
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列表和元组的基本操作和注意事项

1、python中的列表和元组都支持负数索引，-1代表最后一个元素，-2代表倒数第二个元素，依次类推。
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2、除了基本的初始化，索引外，列表和元组都支持切片操作。
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3、另外，列表和元组都可以随意嵌套。
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4、当然，两者也可以通过list()与tuple()进行互换。
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列表和元组常用的内置函数：

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简单解释一下这几个函数的含义。
count(item) 表示统计列表 / 元组中 item 出现的次数。
index(item) 表示返回列表 / 元组中 item 第一次出现的索引。
list.reverse() 和 list.sort() 分别表示原地倒转列表和排序（注意，元组没有内置的这两个函数)。
reversed() 和 sorted() 同样表示对列表 / 元组进行倒转和排序，但是会返回一个倒转后或者排好序的新的列表 / 元组。

列表和元组存储方式的差异

列表和元组最重要的区别就是，列表是动态的、可变的，而元组是静态的、不可变的。这样的差异，势必会影响两者存储方式。我们可以来看下面的例子：
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对列表和元组，放置相同的元素，但是元组的存储空间，却比列表要少 16 字节。这是为什么呢？

事实上，由于列表是动态的，所以它需要存储指针，来指向对应的元素（上述例子中，对于 int 型，8 字节）。另外，由于列表可变，所以需要额外存储已经分配的长度大小（8 字节），这样才可以实时追踪列表空间的使用情况，当空间不足时，及时分配额外空间。

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上面的例子，大概描述了列表空间分配的过程。我们看到，为了减小每次增加 / 删减操作时空间分配的开销，Python 每次分配空间时都会额外多分配一些，这样的机制（over-allocating）保证了其操作的高效性：增加 / 删除的时间复杂度均为 O(1)。

但是对于元组，情况就不同了。元组长度大小固定，元素不可变，所以存储空间固定。
如果列表和元组存储的元素的个数是一个亿，十亿或者更大的数量级，这样的差异就不能忽略。

列表和元组的性能差异

由于垃圾回收机制的存在，如果一些变量不被使用，python就会回首他们所占的内存，返还给操作系统，以供其他变量或者其他应用使用。但是，python在后台对于静态数据会做一些资源缓存（resource caching），对于一些静态变量，比如元组，如果他不被使用并且占用空间不大时，python会暂时缓存这部分内存。这样下次我们再创建同样大小的元组时，python就不用再向操作系统发出请求，去寻找内存，而是直接分配之前缓存的内存空间，这样就可以加快程序的运行速度。

元组的初始化速度要比列表快5倍，但如果是索引操作，两者的速度差别很小，几乎忽略不计。当然，如果想增加、删减还是要靠列表，因为对于元组还需要再重建。